Relativitätsprinzip
Postulat: Die Beschreibung physikalischer Vorgänge (mathematische Formel, z. B. für die Bewegung eines geworfenen Steins) soll nicht davon abhängen, von welchem Bezugssystem aus der Vorgang beobachtet oder vermessen wird. Im Beispiel soll die Flugbahn des Steins nicht davon abhängen, ob man den Vorgang vom Erdboden aus vermisst oder von einem mitbewegten Camcorder.
Historisch gesehen, liegt dem die Beobachtung zugrunde, dass es keinen Unterschied macht, ob ein Wurf-Experiment in einem ruhenden oder gleichförmig bewegten Schiff (↗Galileo Galilei, 1632) durchgeführt wird.
Damit jeweils die o. g. Formel für alle sinnvollen Bezugssysteme das gleiche Aussehen hat, muss man deren Koordinaten entsprechend umrechnen (transformieren) können, ohne ihre Struktur zu ändern.
Es gibt drei bekannte Beispiele:
- Im Falle der klassischen Physik (Newtonsche Mechanik) und ruhenden oder gleichförmig gegeneinander bewegten Systemen sind diese Transformationen (mathematische) Drehungen, Verschiebungen und Spiegelungen (Galilei-Transformationen). Bei beschleunigter Bewegung (z. B. Kreisel) wird die Umrechnung schwieriger. Es genügen relativ einfache Bewegungsgleichungen, die bereits intuitiv die v. g. Galilei-Transformationen zulassen.
- Müssen sehr hohe Geschwindigkeiten der Bezugssysteme zueinander beachtet werden, spielt die Grenzgeschwindigkeit eine wesentliche Rolle. In den Umrechnungen finden sich Lorentz-Transformationen (↗Spezielle Relativitätstheorie). Folglich muss die (mathematische) Beschreibung diese Art der Umrechnung ohne strukturelle Änderung zulassen. Man sagt, die Beschreibungen (Formeln) seien Lorentz-invariant zu formulieren.
- Müssen auch noch stark beschleunigte Bezugssysteme oder hohe Gravitationsfelder beachtet werden, so sind sehr allgemeine Forderungen bei der mathematischen Formulierung der Beschreibungen zu erfüllen (kovariante Formulierung). Darin besteht das Allgemeine in der ↗Allgemeinen Relativitätstheorie
Autor des Beitrags: Ekkard
● Zum Inhaltsverzeichnis des Lexikons
MfG B.